機場航站樓能源管理系統(tǒng)的設計與應用

時間：2022-05-17作者：安科瑞電氣股份有限公司瀏覽：130

【摘要】根據(jù)航站樓的特點，從航站樓能源消耗現(xiàn)狀、能源管理系統(tǒng)的功能、系統(tǒng)架構(gòu)、子系統(tǒng)以及能源的優(yōu)化調(diào)度方案五個方面介紹了航站樓能源管理系統(tǒng)的設計，并對節(jié)能效果進行了預測。

關(guān)鍵詞：航站樓 ；能源管理系統(tǒng) ；節(jié)能降耗 ；能源優(yōu)化
1、引言
隨著國內(nèi)機場數(shù)量的逐年遞增，機場能源消耗也在持續(xù)增長，尤其是大型航站樓，各種能源的消耗數(shù)量巨大。近年來，我國民航局出臺了一系列關(guān)于綠色機場的發(fā)展意見和行業(yè)標準規(guī)范，能源的合理應用作為綠色機場發(fā)展中的重要內(nèi)容，如何對機場能源進行合理化利用，以達到節(jié)能降耗的效果值得深入研究。
機場的能源消耗主要來自航站樓， 目前，要想了解航站樓的能源消耗情況， 只能通過能源管理科室的工作人員進行人工統(tǒng)計，其時效性和準確率有一定的局限，對能源的使用管理和分析存在一定的困難。國內(nèi)鋼鐵和化工等生產(chǎn)企業(yè)已將能源管理系統(tǒng)納入生產(chǎn)過程自動化中，并融合 DCS 系統(tǒng)，建立了生產(chǎn)過程和能源管理于一體的管理體系。論文針對航站樓的特點和能源管理要求，系統(tǒng)的介紹了能源管理系統(tǒng)的設計。


2、航站樓能源管理系統(tǒng)功能介紹
航站樓使用的能源種類有電力、水、暖氣和空調(diào)等內(nèi)容。能源管理系統(tǒng)的設計目標是實現(xiàn)對航站樓內(nèi)各種能源消耗的監(jiān)測、控制及優(yōu)化，對關(guān)鍵能耗設備的運行情況和能源管網(wǎng)的情況做到科學的分析及決策，主要工作內(nèi)容有：完善儀表測量系統(tǒng)、自控網(wǎng)絡系統(tǒng)以及兼容其他系統(tǒng)，實現(xiàn)能源系統(tǒng)的采集和監(jiān)控，系統(tǒng)軟件可以集成能源系統(tǒng)的各種信息，并具有計劃運行、統(tǒng)計分析、計量結(jié)算和考核績效等功能，通過一段時間的運行，可以建立能源優(yōu)化方案，使能源管理系統(tǒng)運行達到經(jīng)濟合理的目標。航站樓能源管理系統(tǒng)的整體功能如圖 1 所示。
圖1航站樓能源管理系統(tǒng)整體功能
根據(jù)航站樓的規(guī)模和建筑特征，航站樓能源管理系統(tǒng)還應具有以下特點：
1）安全可靠的要求
民用航空的安全一直是不可逾越的紅線，人流量巨大，因此，要保證照明、空調(diào)通風以及安防等系統(tǒng)的安全可靠運行。系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡應具有較高的可靠性，計算機網(wǎng)絡應具有足夠的帶寬，以保證各子系統(tǒng)能耗數(shù)據(jù)的實時傳輸和存儲，實現(xiàn)數(shù)據(jù)同步。
2）可擴展性和開放性的要求航站樓能源管理系統(tǒng)除了自身的系統(tǒng)外，還要具備與其他系統(tǒng)對接和數(shù)據(jù)共享的功能。
 
3、航站樓能源管理系統(tǒng)設計
3.1系統(tǒng)架構(gòu)
航站樓能源管理系統(tǒng)整體架構(gòu)采用分層分布式結(jié)構(gòu)，由決策層、管理層和操作層三部分組成，系統(tǒng)架構(gòu)如圖 2 所示。在航站樓能源系統(tǒng)主控室設置主服務器和冗余服務器，防止數(shù)據(jù)丟失。配置一臺UPS電源，保證電網(wǎng)供電中斷情況下的持續(xù)供電，防止數(shù)據(jù)丟失。應用軟件采用國內(nèi)外成熟的組態(tài)軟件，可以實現(xiàn)畫面的自行組態(tài)、數(shù)據(jù)監(jiān)測控制、事故記錄報警、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)報表以及OPC服務器接口等功能。
決策層是管理模式的級別，通過訪問能源管理系統(tǒng)對航站樓的能源消耗進行決策。管理層由工程師站、操作監(jiān)控站、能源管理系統(tǒng)軟件、數(shù)據(jù)庫和服務器等組成，管理層可以通過能耗綜合查詢、能源預警和計劃以及分類分項對比等功能，使節(jié)能管理規(guī)范化和細化。操作層由現(xiàn)場終端儀表和相對單一的控制系統(tǒng)構(gòu)成，在需要計量和控制的區(qū)域設置電力儀表、溫度計和流量計等設備，將現(xiàn)場采集的數(shù)據(jù)傳輸至主控室。照明系統(tǒng)和鍋爐系統(tǒng)可以獨立運行，為對能源進行調(diào)控，通過OPC服務器將其數(shù)據(jù)共享傳輸至服務器，通過計算編程實現(xiàn)能源系統(tǒng)的優(yōu)化。
 
圖2航站樓能源管理系統(tǒng)架構(gòu)
 
3.2子系統(tǒng)
由于能源管理涉及的范圍較廣，分區(qū)域操作可以使管理運行方便，因此，本系統(tǒng)設置了六個子系統(tǒng)，分別為智能照明控制系統(tǒng)、中央空調(diào)智能控制系統(tǒng)、智能配電監(jiān)測系統(tǒng)、鍋爐控制系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)和智能網(wǎng)絡監(jiān)控系統(tǒng)。各子系統(tǒng)應管理好管轄區(qū)域內(nèi)的監(jiān)控數(shù)據(jù)和信息，并通過網(wǎng)絡與能源管理主控系統(tǒng)進行連接，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的上傳和管理。
3.2.1智能照明控制系統(tǒng)
航站樓的照明范圍廣，光源數(shù)量多，由于各區(qū)域?qū)φ彰鞯男枨蟾鞑幌嗤?，對照明的靈活性提出了要求。采用智能照明控制系統(tǒng)不僅可以滿足照度的要求，還可以節(jié)約大量的能源。智能照明控制系統(tǒng)應滿足控制的獨立性，并且可以在主控室同時監(jiān)測控制照明系統(tǒng)的狀態(tài)，使其在特殊情況下實現(xiàn)相應的控制。
3.2.2中央空調(diào)智能控制系統(tǒng)
空調(diào)是航站樓里的耗能對象，空調(diào)的優(yōu)化應用是節(jié)約能源的重中之重。目前，中央空調(diào)智能控制系統(tǒng)主要通過繼電器控制和DDC控制這兩種方式實現(xiàn)。本設計中采用DDC控制方式，系統(tǒng)預留OPC接口，達到系統(tǒng)的單獨控制和主控樓集中控制的要求。該空調(diào)控制系統(tǒng)需具備供冷、供暖、除濕和加濕功能，回風機、排風口和電動風門通過智能控制系統(tǒng)，可實現(xiàn)自動混合、新風和循環(huán)式運行。
3.2.3智能配電監(jiān)測系統(tǒng)
本設計采用的智能配電監(jiān)控系統(tǒng)主要包括航站樓內(nèi)所有配電室、UPS、各種用電負荷以及應急柴油發(fā)電機組等設備的監(jiān)控。系統(tǒng)可以對航站樓內(nèi)的各項電能消耗做出能耗管理和分析，通過歷史數(shù)據(jù)和預估數(shù)據(jù)做出相應的節(jié)能方案，達到節(jié)約能源的效果。同時，該系統(tǒng)具備與主控樓能源管理系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)通信功能，可以讓上級管理者做出合理的決策，實現(xiàn)節(jié)能降耗的細化管理。
3.2.4鍋爐控制系統(tǒng)
本設計中的鍋爐控制系統(tǒng)可以對鍋爐的進料、燃燒、煙風、輔機及排煙凈化五個系統(tǒng)分別進行實時監(jiān)測和數(shù)據(jù)分析。數(shù)據(jù)分析主要是運行數(shù)據(jù)和經(jīng)濟數(shù)據(jù)分析，通過分析，可以實時顯示設備更換和維護保養(yǎng)信息，實現(xiàn)在線狀態(tài)檢修。同時，該系統(tǒng)具備安全隱患報警功能，可以降低安全事故的發(fā)生頻率。
3.2.5給排水系統(tǒng)
本設計采用PLC實時監(jiān)測航站樓內(nèi)的給水排水相應的各種水位高低、水泵運行狀態(tài)和管網(wǎng)壓力，按照航站樓的使用要求，控制水泵的啟停、運行和相應閥門的開關(guān)，以達到供給平衡，實現(xiàn)機泵的運行控制，達到節(jié)能的目的，并集中管理給排水系統(tǒng)中的各種儀表設備，保證系統(tǒng)運行的可靠性。
3.2.6智能網(wǎng)絡監(jiān)控系統(tǒng)
航站樓有較多監(jiān)控點位，跨度范圍較大，因此，采用智能網(wǎng)絡監(jiān)控系統(tǒng)可以組織與管理分散的點和區(qū)域，該系統(tǒng)應具備視屏顯示和控制功能、報警聯(lián)動功能、音頻視頻同步存儲功能、視頻圖像的智能分析報警功能以及手機APP查看功能，智能網(wǎng)絡監(jiān)控系統(tǒng)還留有相應的數(shù)據(jù)接口，在能源管理系統(tǒng)中可實時獲取網(wǎng)絡視頻資源。
此外，飛行區(qū)、航站區(qū)、機務維修區(qū)以及各駐場單位的能耗數(shù)據(jù)均可使用此系統(tǒng)，實現(xiàn)整個機場和不同區(qū)域的能耗數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析、能耗基準制定及排名公示等功能。
3.3能源管理系統(tǒng)的優(yōu)化與調(diào)度
在本系統(tǒng)中，能源管理系統(tǒng)的優(yōu)化建立在基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集、歷史數(shù)據(jù)及分區(qū)管理的基礎(chǔ)上，結(jié)合航班信息和天氣預測，提出能源優(yōu)化調(diào)度的建議，如在客流高峰時對不同區(qū)域的能耗進行調(diào)節(jié)，對用能大項設置標準能耗值，以便實時發(fā)現(xiàn)無效能耗并采取相應的措施。
 
4、預期效果
本系統(tǒng)可以對航站樓能源消耗進行監(jiān)控管理，通過實時的能耗數(shù)據(jù)采集建立能源預測和優(yōu)化調(diào)度模型，對能源進行在線動態(tài)分析模擬計算，提出各種能源優(yōu)化的調(diào)度建議和方案，提高能源的利用，實現(xiàn)節(jié)能減排增效目標。
 


5.3 設備選型
6、結(jié)語
能源管理系統(tǒng)的推廣使用可以提高企業(yè)自動化和信息化水平，同時促進企業(yè)能源管理的水平，從傳統(tǒng)的各種能源介質(zhì)的獨立粗放管理模式到現(xiàn)在的能源集中監(jiān)控、人員集中調(diào)度以及**的管理模式，提高了勞動生產(chǎn)率，促進了企業(yè)能源管理水平的提升。
目前，能源管理系統(tǒng)正逐步向各個行業(yè)推廣應用，盡管民航的運營管理與其他行業(yè)存在差異，但節(jié)能增效已成為各行業(yè)不可忽視的工作。本文在借鑒其他行業(yè)能源管理的基礎(chǔ)上，結(jié)合航站樓特點，按照系統(tǒng)建設目標和功能要求，對航站樓能源管理系統(tǒng)功能架構(gòu)進行設計，希望對民航行業(yè)的建設起到推動作用。
 

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